이에 부응하기 위해, G. Kraft사는 “VPS100”이라는 자동 판지 절단기를 개발하였다. 기계의 빠르고 정확한 이송작업을 위해 개발자는 HepcoMotion의 GV3 리니어 가이드 제품을 선택하였는데, GV3는 타 경쟁사가 제공할 수 없는 고유한 장점과 기능들로 이미 시장에서 그 우수성이 입증된 제품이다. V-베어링과 롤러는 작업 중 가해지는 높은 힘에도 불구하고 부드러운 작동을 가능하게 해주는데, 바로 이러한 장점들이 정밀한 판지 가공작업에 꼭 필요한 기능이 되어주었다.
VPS100 자동 판지 절단기는 판지의 홈내기, 절단, 타공 및 접기선 작업 등을 자동으로 처리해주는 기계이다. VPS100은 최대 판지 폭이 1.5m미만용인 소형기계와 최대 2.5m까지인 대형기계의 2가지 타입으로 이용 가능하다. 이 두 타입의 기계높이는 각각 1.7m와 2.25m로 매우 콤팩트한 설치가 가능하다. 공구는 각 기계당 셋트 구성으로 설치되며, 소형기계는 대략 4~6개, 대형기계는 6~12개까지 수용 가능하다. 톱니모양의 칼은 판지의 깔끔한 처리를 가능하게 해준다. 가장 좁은 공구 폭은 40mm에 불과하며, 특수 설계된 V형 가이드 캐리지 위에 장착된다.
이 디자인은 공구를 서로 겹치게 배치할 수 있어 근접 연속 구동이 가능하다. 이를 통해 가장 가깝게는 14mm 간격으로 근접 홀 가공이 가능해진다.
타공율은 원하는 대로 프로그래밍이 가능하여, 제품 교체작업도 쉬울 뿐만 아니라 포장 접기 및 포장상태의 안정성 등도 주문자 사양에 맞게 조정이 가능하다. 복합 절단기와 다양한 공구의 사용으로 인해 작업이 진행되는 동안 판지의 이송 방향을 바꿔줄 필요도 없다. 모든 공구는 고객이 원하는 대로 절단 및 타공, 홈내기나 카빙 작업이 가능하며, 각각의 공구는 자체의 서보모터로 구동된다. 공구의 우수한 정밀도 덕분에 판지의 연속작업이 가능하므로 절단 작업에는 최적의 시스템이다.
VPS100은 각종 다양한 산업에서 사용되고 있는데, 이에 대해서 G. Kraft사의 포장 책임자인 Bernd Krimphove는 다음과 같이 설명한다: “어떤 제품이든 포장작업은 기본적으로 필요하므로, 사실상 판지 절단기는 특정 산업에만 국한된 기계가 아닙니다. 그 중에서도 우리 기계는 생산량이 적거나 제품의 변경이 잦은 경우에 더욱 완벽한 제품입니다.”
VPS100은 연속 절단 및 홈내기 작업 등이 가능하므로 가구업계나 온라인 주문 시스템을 사용하는 업체들에게 더욱 이상적인 기계이다. 이 기계의 특성상 개별 장판과 같이 매우 얇은 제품용 판지 작업도 가능하기 때문이다.
VPS100은 판지의 접기선이나 절단, 타공 작업뿐만 아니라 다른 경쟁사와 차별화되는 특징인 스크래치 기능도 이용 가능하다. 이 기능은 매우 뻣뻣한 판지작업 시, 좀더 쉽게 접을 수 있도록 해준다. 참고로, 이 모든 작업들은 리니어 모션 기술력을 통해 실현된다.
1.6m/s의 최대 처리속도와 7mm의 최대 판지두께로 가공 가능한 VPS100은 매우 효율적이며 효과적인 기계이다. 하지만 고속으로 인해 발생하는 강한 힘에도 불구하고 높은 정확도와 정밀도를 유지하기 위해서는 공구 부착형 가이드 시스템의 설계가 매우 중요하다. 즉 매우 부드러운 작동은 물론이고, 공구에 아무런 영향 없이 이러한 힘을 견딜 수 있는 설계가 필요한 것이다.
Kraft사는 이러한 도전과제들을 해결해줄 가장 적합한 리니어 가이드 공급업체로 리니어 가이드 시스템과 자동화 부품의 전문가인 HepcoMotion을 최종적으로 선정하였다.
“대부분의 경쟁사들은 공압 드라이브를 주로 사용하는데, 이 경우 위치제어는 불가능합니다. 즉 절단 가능과 불가능의 두 옵션만 있으며 중간은 없습니다. 또한 공압식 기계에는 항상 압축공기가 필요하지만, VPS100은 전원 연결만 해주면 됩니다. 이는 압축공기 공급장치를 굳이 설치하지 않아도 되어 특히 중소기업들에게 큰 이점입니다.”
Kraft사가 적합한 가이드 시스템을 선정하는 동안, 설계자는 어떤 이송 방법을 사용할지, 어떤 외부 힘이 가이드 시스템에 영향을 미칠지, 또는 시스템은 얼마나 유연해야 하는 지 등의 요인들을 고려해야만 했으며, 수많은 시스템들을 비교한 후, HepcoMotion의 GV3 제품이 단연코 최선의 옵션으로 결정되었다.
GV3 제품의 모듈식 디자인은 설계자들의 개별 요구사항을 충족시켜 줄 수 있다는 점에서 매우 큰 장점으로 작용한다. 또한 가이드 시스템은 공장에서 모두 조립한 상태뿐만 아니라 컴포넌트 통합 패키지 상태로도 공급이 가능하다. VPS100에 사용된 GV3 부품들은 경화형 스틸로 제작된 슬라이드와 V-베어링, 윤활 블록이다. G. Kraft사는 V자 모양으로 구성된 자체 캐리지 플레이트와 트롤리를 개발하여 공구의 근접 연속 작업을 가능하게 하였다.
“다른 경쟁사들의 시스템과 달리, HepcoMotion의 가이드 시스템은 제품 사이즈에 비례하여 큰 힘을 수용할 수 있는데다 공정 처리시 정확성도 확실하게 유지해주는 장점이 있어 최종적으로 Hepco 제품을 사용하기로 결정하였습니다.”
기존의 재순환식 볼 가이드에 비해, GV3 가이드 시스템이 가진 장점을 HepcoMotion의 기술영업 매니저인 Thorsten Pfau는 다음과 같이 설명한다: “GV3와 같이 정밀한 가이드 시스템은 재순환식 볼 가이드보다 훨씬 더 깨끗하고 부드러운 작동을 가능하게 해줍니다.” 여기에서 부드러운 작동을 가능하게 해주는 것이 바로 V-베어링이다. 각 캐리지는 2개의 편심과 2개의 동심 베어링을 사용하는데, 이 때 편심 베어링은 레일에 장착 시 캐리지 상의 유격과 사전 예압을 제거하는데 사용된다. 이를 통해 각 캐리지의 주행 특성을 개별적으로 조정하거나 제어할 수 있다.
Bernd Krimphove에 따르면, HepcoMotion GV3 시스템의 최대 장점은 바로 우수한 하중 이송용량이라고 한다. “Hepco 제품은 아주 작은 크기에도 불구하고, 매우 높은 힘을 흡수할 수 있습니다. 가이드를 평평하게 놓을 경우, 훨씬 더 높은 힘도 전달 가능합니다. 이러한 특징들이 우리에게는 결정적인 이점이 되어 주었습니다.”
이번 어플리케이션의 경우, 가이드 시스템상에서 작동하는 높은 모멘트 하중으로 인한 강력한 외부의 힘을 GV3가 견딜 수 있어야만 했다. 또한 공구당 허용된 무게는 6kg 미만으로, 빠른 변속 조건 하에서 작동해야 했다. 공구의 정확한 작업과 강성 유지를 위해, 가이드 시스템의 부드러운 작동은 필수조건이었는데, GV3 시스템의 하중용량은 최대 10,000N이므로 고객의 이러한 요구조건들은 문제없이 수용가능 하였다.
일반적으로 판지 작업 시, 종이의 먼지가 쌓여 가이드 레일이 오염되지만, Hepco V-레일만의 독특한 특징으로 인해 얻어지는 제설효과로 베어링이 가이드 레일을 지나갈 때마다 먼지나 이물질이 밀려나가 결국 슬라이드에서 제거된다. 즉 가이드 시스템은 사실상 셀프-크리닝 기능을 갖고 있는 것이다. 절단용 공구는 가이드 시스템에서 약 340mm정도 떨어져 있으므로, 실제로는 가이드 시스템 상에 오염물질이 거의 없다고 보면 된다. 이러한 특징은 시스템의 견고성과 서비스 수명 모두를 크게 증가시켜 준다.
저마찰 윤활을 위해 스프링과 그리스 주입 펠트가 내장되어 있고 충격방지용 플라스틱으로 제작된 HepcoMotion의 윤활 블럭도 시스템의 수명을 개선해준다. 참고로, GV3 시스템은 경우에 따라 비윤활 상태로도 작동은 가능하다 (단, 재순환식 볼 가이드로는 비윤활 작동 자체가 불가능). 하지만 이러한 경우에는 시스템의 수명과 하중 이송 용량도 그만큼 감소된다.
VPS100 자동 판지 절단기는 처리 속도가 빠르고 공정 옵션들 사이에서 공구나 작업기능을 조정할 수 있어 다용도로 활용이 가능한 기계이다. HepcoMotion의 GV3는 절단작업 시 필요한 정밀도를 제공해줌과 동시에 가공 시 발생된 높은 힘을 수용해 준다.
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